当前位置: 首页 > 学界要闻 >

5e科普 | 甲烷的“混搭”生活

来源:未知 作者:佚名 日期:2019-09-21 浏览:58

标准状态下,甲烷(Methane,化学分子式为CH4)是无色、无味、无毒、无腐蚀性、比空气还要轻的气体,既看不到更摸不着。结构简单的它头衔却不简单:自然界最简单的有机物;含碳量最小、含氢量最大的烷烃;自然界最稳定的有机小分子;在创造适合生命存在的条件中扮演重要角色;它的选择活化和定向转化被誉为化学催化领域的“圣杯”;它不仅在地球上分布很广,而且在天王星的大气层中也有它的身影,这一发现增加了确认太阳系外存在生命的希望。

当然,天文学方面的知识离我们似乎太遥远了。在人们的现实生活中,甲烷又扮演着什么样的角色呢?

甲烷生性平稳但又不甘寂寞,明明是一种简简单单的有机物,却硬是拉来几个“兄弟”混搭,闯荡江湖。

天然气(Natural Gas)

广义上,天然气是指自然界中天然存在的一切气体。不过,人们常说的天然气指的是天然蕴藏于地层中、主要由气态低分子烃和非烃气体组成的混合物,如油田气、气田气、煤层气等。天然气主要存在于油田和天然气田,一般采用自喷式、排水式采气方式,技术较为简单。

3)燃烧室内的高温高压的燃烧气体会通过活塞、活塞环和缸套之间的间隙,泄漏到曲轴箱,这些燃烧气体是燃油和少量润滑油的完全燃烧和未完全燃烧产生的气体和某些颗粒物(烟炱),通常成为曲轴箱窜气的主要成分,它会污染润滑油,并在一定条件下更会促使其氧化。 气体污染:空气在油液中形成气泡,如果液压支架在工作过程中在极短的时间内,压力在高低压之间迅速变换就会使气泡在高压侧产生高温在低压侧发生爆裂,如果液压系统的元件表面有凹点和损伤时,液压油就会高速冲向元件表面加速表面的磨损,引起泄漏.在大气压下,千斤顶,液压油中可溶解10%左右的空气,在液压系统的高压下,在油液中会溶解更多的空气或气体. 畅达液压(图)_拉拔 千斤顶_千斤顶由德州市德城区畅达液压机具厂提供。外界对物体做的功等于物体放出的热量. 【典例3】 如图1-4所示,水平放置的密封气缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分,隔板可在气缸内无摩擦滑动,右侧气体内有一电热丝.气缸壁和隔板均绝热.初始时隔板静止,左右两边气体温度相等.现给电热丝提供一微弱电流,通电一段时间后切断电源.当缸内气体再次达到平衡时,与初始状态相比 (). c.左边气体压强增大 d.右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量 应用热力学第一定律应注意热力学第一定律反映功、热量与内能改变量之间的定量关系:&delta。

生活中,人们经常接触的燃料还有液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG)。它是天然气经净化、压缩、冷却和超低温液化等处理后的液体,体积约为同量态天然气的1/625。液化天然气可以储存在-161.5℃、0.1MPa左右的储存罐内,可用专用船或油罐车运输,使用时需重新气化。

液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)

5、为保证干气、液化气的脱硫效果,压缩机出口流量在3200nm3/h干气脱硫前硫化氢含量在8000-12000ppm之间时,贫液进c-1401的循环量为23t/h,液化气脱硫前硫含量在1800-2000ppm时,贫液进c-1402的循环量为3t/h. 压缩机出口流量在3200nm3/h以上干气脱硫前硫化氢含量在12000ppm以上时,贫液进c-1401的循环量为25t/h. 液化气脱硫前硫含量在2000ppm以上时,贫液进c-1402的循环量为4-5t/h.但应密切关注干气溶剂沉降罐、液化气溶剂沉降罐不带液,以防带入加热炉造成事故。该项目采用肇庆市顺鑫煤化工科技有限公司开发的液化技术,其工艺流程为:粉煤和加氢溶剂油在液化反应器中在搅拌气的作用下进行反应,使粉煤中的挥发分和绝大多数硫都转变到气相和油相,分离气相和油相后,在焦化系统进行干馏,使其中的油相作为气相蒸出,固相为产品优质动力煤。由于专门是针对运载液化天然气的,必须能耐受-160oc以下的低温,所以对绝热保温也有较高的要求来防止气化,而少量气化的液货则通过作为内燃机燃料或外排来消除,所以目前这种船舶一般不设再液化装置。

固化燃料(固体成型为颗粒、块状和棒状燃料)、气化燃料(包括生物质燃气、沼气)和液化燃料(包括燃料乙醇和生物原油)等。油气开采情况:2007年1-9月,油气集团开采油气约1690万吨,其中原油1190万吨,天然气5000亿立方米。1、油气开采:2007年1-9月,油气集团开采油气约1690万吨,其中原油1190万吨,天然气5000亿立方米。

现在居民家中用的燃气多是液化石油气,虽然人们通常把它叫做“煤气”。煤气又称水煤气,是煤在高温下与水蒸气作用生成的一种混合气体,主要成分是一氧化碳和氢气。它们的共同点是都是洁净燃料,不同点是煤气有高毒性,一旦中毒后果非常严重,而液化石油气的毒性很小。当然,如果液化石油气使用不当,如燃烧时通风不好、氧气不足等也会造成一氧化碳中毒。

和天然气一样,为了安全起见,液化石油气中一般会添加有警示作用的气体。

煤层气(Coal bed Methane,简称CBM)

同样与煤有关,但煤层气与煤气的成分很不相同。煤层气俗称“瓦斯”,是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附或游离方式存在、溶解于煤层水中的烃类气体。

褐煤发电对澳大利亚经济而言,在于其燃料成本低廉,维州褐煤的直接发电成本是3澳元/mwh,是澳黑煤发电成本的1/3到1/4,天然气的1/6到1/7,原因是维州褐煤为坑口开采,煤层厚度大,从此60-300米不等,煤层覆盖层仅为5-10米,可用于大规模开采。技术经济在抚顺,生产每吨页岩油,约耗用块状油页岩24t,水、电、汽消耗折合约10gj,同时副产硫酸铵150~200kg及低热值燃料气约4000m3,此外还有粉末油页岩约6t,是破碎筛分时剩下的,不能用于抚顺式炉,但可用作沸腾式锅炉的燃料以产生发电蒸汽一氧化碳简称,每吨油页岩约可产生中压蒸汽1t。 天然铀石墨气冷堆 是天然铀作燃料,石墨作慢化剂,二氧化碳作冷却剂的反应堆。

煤层气在空气中的浓度达到5%~16%时遇明火会爆炸,这也是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。采煤之前,如果先开采煤层气,煤矿瓦斯爆炸率将降低70%~85%;如果不先开采煤层气,采煤过程中煤层气就会排放到大气当中,其温室效应约为二氧化碳的21倍,对生态环境破坏性极强。所以,煤层气的开发利用有一举多得的功效。

我国煤层气资源丰富,居世界第三,如用于发电每年可发电近300亿千瓦时。中国工程院编制《我国煤层气开发利用战略研究》显示,到2030年,我国煤层气产量有望达到900亿立方米。这一产量与1个新的亿吨级原煤产量、1.5个三峡水电站的年发电量和1个大庆油田的原油当量相当。

页岩气(Shale Gas)

从页岩层中开采出来的天然气即页岩气,是一种主要以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。一般页岩储层厚几百米,发育地区常伴生有常规油气资源。在不发育具有工业价值的油气资源的区域,也可能存在页岩气。

页岩气是当前十分活跃的一种能源,但人类对它们的认识可以追溯到很久以前,只是因为采集比天然气困难等原因而没有被开发利用。页岩气成分与常规天然气一样,以甲烷为主,所以可以用天然气管道输送。

美国页岩气开采成功带动了致密油生产,成为世界上最大的致密油生产国,而中国致密油的技术可采资源量居世界第三位,国人很少提起此事,其原因是页岩气开采尚未成功。页岩气的采收率一般只有5-20%,而常规天然气的采收率则在60%以上,加之开采出来的页岩气不像常规天然气那样有早已成型的输送管道网络运送,因此,开采和运输的高成本是页岩气开发短时间内一个不可逾越的障碍,使页岩气开发在经济上存在很大的风险,市场价格也很难与常规天然气竞争。致密油也是来自页岩,开采方法与页岩气相同,由于页岩气革命的影响太过于轰动,干脆称之为“页岩革命”,在中国把致密油和页岩气合并简称为页岩油气。

致密气(Tight Gas)

从目前流行的角度上说,在谈论天然气时常用狭义概念,如美国非常规气产量由致密气、煤层气、页岩气构成,这里的致密气仅指致密砂岩气。随着钻、完井等生产技术的发展,非常规油气资源越来越多地得到有效利用,在全球能源供应中的地位日益提升,非常规天然气资源包括煤层气、致密砂岩气(即低渗透率砂岩气藏)、页岩气、水溶气等。全球页岩气资源量多达456×1012m3相当于煤层气与致密砂岩气资源量的总和占三种主要非常规天然气煤层气致密砂岩气页岩气总资源量的50%左右1因此页岩气是现有技术经济条件下天然气工业化勘探的重要目标我国页岩气资源亦非常丰富仅四川盆地下志留系烃源岩即有60×108m3左右的资源量但目前对页岩气的勘探开发还处于探索阶段尚需深入研究。

致密气和页岩气作为两种重要的非常规天然气资源,已经逐渐成为天然气产量的主要增长点。但实际上,页岩气层是致密气层的一种形式:前者为1微达西以下,后者的渗透率为0.1毫达西以下,两者相差一般在100~500倍。所以一氧化碳简称,非常规储层开采出来结果的可能3种:如果高产稳产,是常规天然气;衰减较慢,是致密气;衰减很快是页岩气。

近几年,我国致密气地质储量年增约3000亿立方米,致密气正在改变着我国的天然气生产格局,将成为我国扩大非常规天然气生产的主力。

可燃冰(Natural Gas Hydrates)

甲烷可以形成笼状的水合物,即甲烷被包裹在“笼”里。甲烷含量超过99%的天然气水合物又称为甲烷水合物。可用mCH4nH2O来表示,m代表水合物中的气体分子,n为水合指数(即水分子数)。天然气水合物是天然气的主要成分甲烷与水在高压低温条件下结晶形成的冰状物,通常存在于永久冻土带或大陆边缘的海域,因其点火就着,俗称“可燃冰”。

1立方米可燃冰相当于164立方米天然气,燃烧时产生的二氧化碳仅为煤炭的一半,可有效减少地球温室效应,因此成为备受瞩目的新能源。但可燃冰主要储存于海底或寒冷地区的永久冻土带,较难寻找和勘探,开采利用难度大、成本高,稍有泄漏都会带来灾难性后果。目前,世界上还没有找到一种安全可行的开采方法。

沼气(Marsh gas,Biogas)

沼气是有机物质在厌氧环境中,在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下,通过微生物发酵作用产生的一种可燃气体。由于它最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的,所以人们叫它“沼气”。

腐败气体除含氧、氮、氢、二氧化碳、甲烷外,还含有氨、硫化氢等具有强烈臭味的成分。gasification是在700℃以上,在少氧或者缺氧的环境下,将生物质转化成可燃烧的气体(syngas),主要的成分包括一氧化碳,二氧化碳,氢气,甲烷等短链烃类物质。沼气是由多种成分组成的混合气体,包括甲烷(ch4)、二氧化碳(co2)和少量的硫化氢(h2s)、氢气(h2)、一氧化碳(co)、氮气(n2)等气体,一般情况下,甲烷占50%~70%,二氧化碳占30%~40%,其他气体含量极少。

将生物天然气和沼气纳入国家能源和生态战略,落实《可再生能源法》《畜禽规模养殖污染防治条例》《可再生能源发电全额收购保障办法》中对沼气利用的相关规定,破除行业壁垒和歧视,推进生物天然气和沼气发电无障碍并入燃气管网及电网并享受相关补贴,对生物天然气和沼气进行全额收购或配额保障收购,支持规模化沼气集中供气并获得与城镇燃气同等经营许可权利,完善农村集中供气管网建设扶持政策,保障生物天然气、沼气发电、沼气集中供气获得公平的市场待遇。国家和财政部于2006年12月发出紧急通知,要求各地不得再以玉米加工为名,违规建设生物燃料乙醇项目,盲目扩大玉米加工可是生物质发电却扶摇直上,稳步增长,而且生物质沼气、生物质天然气也愈发受到人们的欢迎。菲泊丝丽品牌研发历时三年,引用由瑞士多家生物科研所和天然有机化学研究机构共同研制并开发的三高新鲜提纯技术,通过国家gmp认证,严格按照欧盟eu-gmp药物生产质量标准和iso9002质量认证,严格把控从原料的提取到生成产品的每一步,菲泊丝丽是经过国际 108 项临床检测,使用安全无副作用,是国家认可的健康祛斑产品,受国家的严格监控和抽检,产品品质放心可靠。

除了上述几种形式,甲烷还以油田伴生气、凝析气、坑气、煤制气等“身份”出现。可见,甲烷的结构虽然简单,但其外在包装形式却是多样的。但是,不管是以什么样的形式出现,甲烷有一个特点是需要时时刻刻牢记的:甲烷与空气混合后遇火能引起爆炸的极限浓度为4.9%~16%(体积分数)——低于下限不燃烧,高于上限安静燃烧,5%~15%的范围内遇明火即可发生爆炸。爆炸在瞬间产生高压、高温,其破坏力和危险性都很大,俄罗斯科学家叶利佐夫甚至认为甲烷是导致百慕达三角船只沉没、飞机毁亡的主要原因。所以在,处理甲烷产品时需非常谨慎,注意安全操作。返回搜狐,查看更多



上一篇:描写猫咪的小学四年级范文

下一篇:卫生部新修订的《公共场所卫生管理条例实施细则》(简称“80号令”)正式实施,新增加了“室内公共场所禁止吸烟”等规定,于2011年